MOSE学习笔记(看的官方手册)
MOSE
Simulation菜单
Start:开始仿真
Stop:在仿真运行过程中可中止仿真,程序会提示仿真失败。
View菜单
View-Select Plane : 设置视图的坐标系,包括“XOY”、“YOX”、“XOZ”、“ZOX”、“YOZ”和
“ZOY“。
View-Background Color : 设置视图区域的背景颜色。 有三种颜色可供选择,包括黑色(常用),白色和灰色。
View-Color Bar : 色彩条状图有5个选项可以选择。
View-Render Method : 光传输仿真结果的图形绘制方式,包括基于顶点(mesh)与基于面(vertex)两种方式。基于点的绘制方式采用插值处理。基于面的绘制方式中每个面具有单一颜色。
View-Projection : 在3D中设置投影方法,包括透视投影和正射投影。
View-Show Photon Trajectory(一般不用) : 设置是否显示模拟过程中的光子运行路径。设置后,视图将显示每个运行的光子的路径。然而,这将在很大程度上降低仿真速度。不要建议用户设置此项。
View-Viewing Options : 设置介质、光源、探测器在不同类型地图(参数图、吸收图、透光率图)中的显示属性,包括颜色、不透明度、显示/隐藏、实体/线框等。
工具栏
仿真参数图(Parameter Map)、光子吸收图([CW]Absorption Map)、光子透射图([CW]CCD Map)和光子探测图([CW]Transmittance Map)可以通过菜单栏中的 Output 选择,
也可通过工具栏上的 Output graph 选择。
Input
-3D Parameter
有四个子页面:介质(Medium)、光源(Light Source)、探测器(Detector)和仿真属性(Simulation Property)。
设置仿真参数有两种方式:“参数文件输入”与“对话框输入”(采用对话框设置介质参数时,在“Medium Data Type”选项中用户只能选择“Regular Shape/Triangle Mesh”)
用户也可以通过对话框界面对各种仿真参数进行设置。下面按照参数设置的顺序进行介绍,共五个步骤:(1)设置介质参数;(2)设置光源参数;(3)设置谱段参数;(4)设置平板探测器参数;(5)设置仿真属性参数。当没有平板探测器时,可跳过第四步。
-Medium 设置介质参数 :
在MOSE中,仿真对象称为介质,它由均匀介质(只包含一个组织)和非均匀介质(包含多个组织)组成。
用于定义组织的参数包括形状和光学参数。形状可以是规则(2D:矩形,椭圆;3D:立方体,椭球体,圆柱体)或不规则(三角形网格或四面体)。组织的光学参数包括吸收系数、散射系数、各向异性因子和折射率。
介质页面的第一个列表(Tissue with Regular Shape)显示介质中规则形状组织的相关参数;第二个列表(Tissue with Irregular Shape)显示介质中非规则形状组织的相关参数;第三个列表显示各组织对应的光学参数。另外在对话框底部可以设置介质周围环境折射率(Ambient Refractive Index)。
表 规则形状组织参数
Tissue Name | 组织名字 |
---|---|
Index | 组织的编号,表示组织添加的顺序 |
Outermost | 是否最外层组织标志位注。如果组织的是最外层的组织,则其最外层组织标志位标注为YES,其他组织必须完全在这个组织的包围盒内部,且只允许有一个最外层组织,否则在仿真过程中会发生错误。 |
Shape | 组织形状,规则形状包括2D下的椭圆、矩形,3D下的椭球、立方体、柱体 |
X、Y、Z | 形状中心的x,y,z坐标(MOSE中所有的长度单位均为mm) |
a、b、c | 形状X、Y、Z轴的半轴长(不同的形状对应的半周长意义不同) |
表 非规则形状组织参数
Tissue Name | 组织名字 |
---|---|
Index | 组织的编号,表示组织添加的顺序 |
Outermost | 是否最外层组织标志位注。 |
Shape File Path | 描述非规则形状组织的三角网格数据文件,MOSE现支持如下几种格式,包括PLY、OFF、SURF、MESH |
Change Path | 改变非规则形状文件路径 |
表 组织光学参数
Wavelength | 波长 |
---|---|
Absorption | 吸收系数 |
Scattering | 散射系数 |
Anisotropy | 各向异性系数 0.9 |
Refractive Index | 折射率 1.3 |
Add Tissue :弹出“形状类型”选择对话框(规则/三角网格)
Del Tissue :列表中选择的组织的形状参数和光学参数将被删除。
-Light Source 设置光源参数 :
光源参数设置页面与组织页面在结构上类似。
第一个列表(Light Source with Regular Shape)显示介质中规则形状光源的相关参数;第二个列表(Light Source with Irregular Shape)显示非规则形状光源的相关参数;第三个列表显示各光源的光学参数,包括光子数、谱段能量、激发波长、量子产额、吸收因子、荧光寿命(后四个参数只属于 FMT 仿真中的荧光团)。
表 规则形状光源参数
Index | 光源编号 |
---|---|
Shape | 光源形状 |
X、Y、Z | 形状中心点的 X 、Y、Z轴坐标 |
a、b、c | 形状 X、Y、Z 轴的半轴长 |
Azimuth Angle (Min) | 光子出射方位角的最小值(FMT固定的) |
Azimuth Angle (Max) | 光子出射方位角的最大值(FMT固定的) |
Deflection Angle (Min) | 光子出射偏转角的最小值(FMT固定的) |
Deflection Angle (Max) | 光子出射偏转角的最大值(FMT固定的) |
Internal | 光源在组织内部或外部标志位 |
Solid | 实体光源或面光源标志位 |
Specular | 组织外部光源照射到介质表面是否发生镜面反射标志位 |
Luminous Type | 光源发光类型,分为 BLT、DOT、FMT Excitation及 FMT Emission 四种类型,光源类型必须与在仿真属性页面设置的仿真类型(BLT、DOT、FMT)相一致,否则会出现错误。在 FMT 下,光源可设置 为 FMT Excitation 或 FMT Emission , FMT Excitation 表示该光源为外部激发光,FMT Emission表示该光源为内部荧光团,荧光团需受外部激光激发后才能发光 |
表 非规则形状光源参数,与非规则形状组织类似
Shape File Path | 描述非规则形状组织的三角网格数据文件,MOSE 现支持如下几种格式,包括.PLY、.OFF、.SURF、.MESH |
---|---|
Change Path | 改变形状文件路径 |
其余部分与上表一致 |
表 光源光学参数
Wavelength | 波长(FMT 仿真类型下对应荧光团的出射波长) |
---|---|
Number of Photons | 对应波长下的光子数(FMT 仿真类型下荧光团不需设置该项) |
Spectrum Energy | 对应波长下的谱段能量(FMT 仿真类型下荧光团不需设置该项) |
Excitation Wavelength (nm) | FMT 仿真类型下荧光团的受激发波长 |
Quantum Yield | FMT 仿真类型下荧光团的量子产额 |
Absorption Factor | FMT 仿真类型下荧光团的吸收因子 |
Life Time | FMT 仿真类型下荧光团的荧光寿命,单位为皮秒 |
** -Detector 设置平板探测器参数**(没有就跳过)
点击 Add Spectrum 按钮,用户可以添加新的谱段,由于各谱段下组织的光学参数并不相同,用户需输入对应新谱段的组织参数及光源参数。
在该子页面中可以设置探测器及透镜的相关参数
表 探测器参数
Vertical Plane | 探测器垂直平面 |
---|---|
X、Y、Z | 探测器中心点的 X、Y、Z 轴坐标 |
Normal X、Y、Z | 探测器法向量 X、Y、Z 轴值 |
Focul Length | 透镜焦距 |
Imag Distance | 探测器相距 |
Detector Width | 探测器宽度 |
Detector Height | 探测器高度 |
Width Resolution | 探测器宽度分辨率 |
Height Resolution | 探测器高度分辨率 |
-Simulation Property 设置仿真属性参数
在该子页面中,可以对光在介质及自由空间中传输仿真的各项属性进行设置。
Type of Forward Simulation | 三种前向仿真类型,包括 BLT、FMT、DOT,用户可以选择任意一种 |
---|---|
Domain | 仿真模态,连续波(CW),时域(TD),频域(FD) |
Medium Algorithm Type | 光在介质中传输的仿真算法,目前只包含方差减小 MC 法 (VRMC) |
Freespace Algorithm Type | 光在自由空间中传输的仿真算法,目前只包含基于小孔原理的方法(PINHOLE) |
Absorption | 感兴趣区域的光子吸收矩阵设置,2D 下分为极坐标系与直角坐标系,3D 下分为直角坐标系与柱坐标系,用户可选定任意坐标系。吸收结果分为光子密度与光子流率,用户需选择其中一种 |
Transmittance | 感兴趣区域的光子透射矩阵设置,不同的形状存在差别。目前的程序会自动修正错误的矩阵设置,以防止由于坐标系设置错误而导致的仿真失败 |
Separation | 感兴趣区域的单元大小设置,包括 X 轴(X-axis)、Y 轴(Y-axis)、 Z 轴(Z-axis)、径向(Radius)、方位角(Azimuth angle)、偏转角(Deflection angle)和时间(Time) |
Minimum | 感兴趣区域的最小值设置 |
Maximum | 感兴趣区域的最大值设置 |
Frequency | 频域下的调制频率设置 |
Thread Number | 多线程运行时的线程数量设置 |
后缀名是off文件
Medium 抛分,不抛分
Light Source 对于BLT设置一个光源(内部光源);对于FMT设置两个光源(激发光和辐射光,辐射光要比激发光波长长)
650激发光 690辐射光
增加光子数,时间会变长,同时会变清晰。
MOSE 中的各种文件后缀及功能描述如表
.mpj | 工程文件 | 保存 MOSE 运行中的各项信息 |
---|---|---|
.mse | 参数文件 | 保存 MC 仿真的各项实验参数 |
.raw | 生数据文件 | 阈值分割时的参数文件 |
.off | 三角网格文件 | 三角面片数据文件,可用于 MC 仿真中描述组织形状 |
.ply | 三角网格文件 | 三角面片数据文件,可用于 MC 仿真中描述组织形状 |
.surf | 三角网格文件,由 Netgen 生成 | 三角面片数据文件,可用于 MC 仿真中描述组织形状 |
.am | 四面体数据文件,由 Amira 生成 | 四面体数据文件,可用于 MC 仿真中描述介质整体形状 |
.mesh | 四面体数据文件,由 Netgen 生成 | 四面体数据文件,可用于 MC 仿真中描述介质整体形状 |
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